高层住宅钢筋混凝土剪力墙结构优化设计探析

陶坚毅

摘要：随着近几年建筑行业的迅速兴起，土地的可使用面积也越来越少。为了满足人们日益增长的居住需求，人们对于高层住宅的建设每年都在增加。这就需要对于现有的建筑技术进行改进，进而满足高层住宅的需求，在所有的建筑施工技术当中，钢筋混凝土剪切力墙结构在所有的高层结构当中是应用最为广泛的，但是由于现有技术的限制，对于其经济价值有待提高。本文主要对于高层剪力墙结构的设计进行了分析和优化建议。对于提高我国剪力墙结构的合理性有一定帮助。

关键词：高层住宅；结构优化；剪力墙

房地产开发商在不断地拔高楼层的同时，为了减少整体的运营成本，会限制钢筋以及混凝土的用量。但是前提是满足国家对于房屋住宅的需求，保证其基本使用功能以及安全性能之上，提高其合理的经济价值。所以采用剪切墙作为施工建设的主体，不仅在空间上具有比较好的平整性，空间使用上也是比较的灵活。为了满足当代人们住宅的需求，进而对于现有的施工技术进行优化，达到减少建设成本的目的。

一、传统的剪切墙体结构的布置

（一）剪切墙以及柱子的布置

在传统的剪切墙中，墙中钢的用量大概是百分之四十到六十五之间，墙柱子的布局根据满足抗侧和抗扭刚度的原则进行设置。具体的措施有以下几个方面：

1.为了提高整体的抗扭刚度，合理的控制周期比以及位移比，采用“强化周边，削弱中间”的策略

2.墙体中间的柱子在满足基本的力学条件的情况下，柱子的数量应尽量减少，使得空间范围比较大，整体感觉宽敞明亮。

（二）梁板布置

根据建筑行业对于高层梁板的要求，基本上梁板的含钢量大概在35%～55%之间，所以在具体的施工过程中，梁板的设置也是不容易忽视的一个重要的问题[1]。一般对于高层的住宅，载荷一般不会非常大，进而决定了楼板的用钢量，在梁上施工要求传力明确，梁高不宜过高。一般而言高层住宅高度大概是2.9米到3.0米，梁高尽量不要超过0.5米，否则给人一种比较压抑的感觉。

二、传统的剪切墙体分析

（一）结构试算

首先根据原有的结构布局，建立一个初级的结构模型。然后以一个标准层为基准，在计算机上输入梁板墙柱的载荷，根据层数以及层高进行简单的拼装。然后输入外部的环境，进行简单的计算，比方说地震参数或者是风荷载等把试算的结果代入计算周期进行第二次的计算。根据实验结果，分析周期比，位移比等各种指标参数，看能不能满足基本的规范要求。

（二）计算调整

在传统的结构试算过程中，一般情况下不可能一次性全计算好，中间肯定还有比较大的调整。而在实际的调整中，出现计算调整的因素非常多，比方说层位移不够，先看文件是不是超限等。处理这些问题是对于实际的一种修正。因此在调整时候一定要结合实际的要求进行操作，这样才会有实际的意义。

（三）计算中小问题处理

在整个传统的计算中除了大体的模型以及必要参数修正外，就是局部的细小问题的处理。比方说剪切墙拐角处的小墙剁，一般根据实际的经验，长度不大于0.4米，根据实际的建模也可以不用建立此构件[2]。另外就是对于框架当中的剪切力墙要及时进行调整，比较普遍的是折减连梁内力，因此在实际的操作当中有选择性的配筋设计。

三、对于剪切墙结构进行优化

（一）墙体材料采用轻质的材料

随着时代的发展，建筑行业在时代当中也迎来了新的变革，其中比较突出的要属对于建筑材料的变革以及更新。而在实际的隔墙当中尽量采用比较轻质的材料以及绿色环保没有污染的材料进行施工，轻质的板墙可以减少不必要的载荷，同时还可以减少地震的作用，同时最为重要的一点是可以有效地降低最基础的成本造价。

（二）使用高强度的钢筋

在一般的梁柱以及梁板上采用高强度的钢，以减少计算当中配筋量。尤其是现代随着机动车位的不断增加，为了达到最基本的要求，一般都做地下机动车库，同时为了顶板能够种植绿化植物，一般上面覆盖的土都非常厚。而且消防车载荷或者是传统意义上的人防载荷，顶板的载荷比较大，采用高强钢筋对控制钢筋用量效果比较明显。地下库抗浮水位比较高的地区，因此地下室底部的载荷比较的大，因此在实际中采用较高强度的钢筋比较合适[3]。

（三）合理的折减载荷

在实际的施工过程中，并不是所有都要增加载荷，而对于实际高层住宅当中的门窗以及门洞，一般在计算当中，墙体的载荷是可以扣除的。在具体的设计当中，一定要明确建筑的使用功能以及载荷。去掉不必要的载荷，这样不仅计算简单，而且也符合一定的实际情况。

（四）合理的布置以及精确的计算

在整体的建筑设计的过程中，一定要考虑多方面的因素，同时建立基本的框架模型，合理的布局梁柱以及剪切墙的位置。同时采用当代比较先进的施工工艺，对于主体模型进行精确的计算以及细节方面的修改。一般而言，其中参数的修改是根据具体的施工经验的理论值作为依据的。只有这样，才会在实际的计算当中，不会偏离实际情况太多，模型的设计才会有意义。

（五）受力的變化分布并制图

一般情况下建筑施工当中材料受力是常见的问题，但是在实际的施工当中，建筑施工的受力无处不在。假如不提前分析受力，极容易在施工中发生坍塌的事故。因此为了减少不必要的安全隐患，以及能够整体提高施工效率，我们对于施工前的各种建筑材料进行受力分析，找到受力的范围值，并且对于其制作相应的图表。只有这样在实际的施工当中参考其受力分布图进行实际的施工，不断加快施工的进程，对于整体的施工质量也会有更好的提高。

四、结束语

本文通过对实际高层建筑剪切墙体的优化以及结构分析，我们清楚的知道了在实际的结构优化并不是呆板的按照规则进行执行，要物尽其用，好钢用在刀刃上，充分地发挥材料的整体性能。对于影响材料的性能，以及关键性的部位的计算，尤其是比较弱的环节，要重点的关注，做到心中有数，突出重点部分。在建筑初期的设计人员就应该参与进来，确定剪力墙以及梁柱的基本位置。只有正确的设计理念才会使得建筑更加安全以及实用。经济合理的结构设计在满足业主限额设计要求的同时，确保了建设的整体质量。

参考文献：

[1]林嘉达.高层住宅建筑中的短肢剪力墙体结构体系[J].建筑工程技术与设计，2015（19）：14-19.

[2]尚世宇.温度场对高层建筑结构影响的分析方法[J].计算机仿真，2016，33（8）：214-217.

[3]何牧之.钢筋混凝土框架剪力墙结构鲁棒性量化分析[D].湖南大学，2017.

（作者单位：华汇工程设计集团股份有限公司）